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定义：记录光谱的装置。

光谱仪是用来记录光源光谱的仪器。 也就是说，它测量作为波长或频率函数的光功率谱密度 (PSD) 方程。 并非所有光谱仪都提供校准的 PSD； 通常强度未校准，校准因子（响应度）取决于波长。

利用光谱干涉法不仅可以得到功率谱密度，还可以得到光谱相位。

目录

使用衍射光栅和棱镜的光谱仪

许多光谱仪使用一个或多个衍射光栅来实现波长相关的衍射效应，或者使用一个或多个棱镜来实现波长相关的折射。 入射光在进入光栅或棱镜之前需要进行准直。 通过色散装置后，不同波长的分量在传播方向上略有不同。 然后它们通过其他一些光学器件，最后进入光电探测器。

在扫描光谱仪中，检测器（可以是光电二极管或光电倍增管）放置在窄缝后面，因此一次只有一小部分波长到达检测器。 可以改变狭缝的位置，或者光栅或棱镜的方向，以扫描特定波长范围内的光，假设入射光的 PSD 在此期间保持不变。 然后，光学设备的功能类似于可调谐单色仪。 图 1 是常见的 Czerny-Turner 单色仪的示意图。 如果光谱很宽且扫描分辨率很高，并且检测器响应不够快，则整个光谱的采集时间可能会很长。

图 1：Czerny-Turner 单色仪设计示意图。 进入狭缝的光由曲面镜准直，然后由衍射光栅根据波长进行偏转，然后由另一个曲面镜重新聚焦。 在特定方向的衍射光栅的情况下，只有窄范围的波长可以通过出射狭缝。 （图中的光线对应于这个波长范围。）整个装置都装在一个包含额外孔径和黑色外壳的外壳中，以最大限度地减少杂散光。

如果使用非扫描式光谱仪，光谱采集时间将大大缩短。 在这种情况下，使用空间分辨检测器，它可以同时检测所使用的波长分量。 例如，检测器可以是 CCD 相机芯片。

一些光栅光谱仪非常小，只有几厘米宽。 但如果要实现良好的性能，即高分辨率和灵敏度，则需要更大的设备。

干涉仪

干涉光谱仪通常具有非常高的光谱分辨率，但光谱范围很窄：

一些设置使用法布里-珀罗干涉仪，它使用压电致动器扫描反射镜间距并记录传输的光功率。 可用的光谱范围称为自由光谱范围，由反射镜间距决定； 通常为0.1GHz～10GHz，以nm表示为较小值。 分辨率带宽等于自由光谱范围除以细度，细度由反射镜的反射率决定。 反射镜之间的间距越大光纤傅里叶变换光谱仪，分辨率越高，但自由光谱范围越窄。 一些傅里叶变换光谱仪使用迈克尔逊干涉仪，其中干涉仪的一个臂在长距离（毫米、厘米或更大）上进行机械扫描。 需要对整个扫描范围内得到的检测信号的时变函数进行傅里叶变换得到频谱。 另一种简单的方法是使用波长计，它只测量激光源的波长而不是记录整个光谱。 阵列波导光栅可用于非常小的光谱仪。 利用小波导结构的干涉效应。

光谱仪记录光谱细节

根据所使用的光谱仪，需要观察一些不同的量： - 入射光需要进入宽度可变的入射狭缝。 为了获得最高的光谱分辨率，狭缝需要足够窄，但这会降低传输功率，从而增加噪声并增加采集时间，尤其是在光源亮度相对较低的情况下。 一些光谱仪使用光纤输入光，可以使用多模光纤或单模光纤。 多模光纤易于集光，但单模光纤的光谱仪性能最好。 - 衍射光栅通常使用一级衍射，但有时需要更高阶的衍射以获得更高的光谱分辨率。 在任何一种情况下，都存在其他衍射级的影响问题。 如果遇到难以解释的光谱特性，可以看看是不是出自这个问题。 - 光谱仪的响应与偏振有关光纤傅里叶变换光谱仪，因为光栅的衍射效率或棱镜的反射损耗都与偏振有关。 - 用户需要校准光谱仪。 对于波长校准，可以使用发射定义波长光谱的放电灯。 在整个波长范围内校准响应度很困难。 可以使用具有已知灯丝温度或校准光谱的白炽灯。

极谱区域光谱仪

通常光谱仪在可见光区、红外线或可能在紫外线区工作。 还有一些光谱仪可以在极端光谱区域工作，例如波长只有几纳米的极紫外 (EUV) 或 X 射线区域。 这样的光谱仪可以采用非常精细间隔的衍射光栅，或者甚至是 X 射线区域的单晶，利用原子大小的周期性结构。 对于光电探测器，可以使用 X 射线 CCD 相机或多通道探测器 (MCP)（参见光电倍增管）。

参见：光谱、衍射光栅、法布里-珀罗干涉仪、波长计、色散、光谱干涉